光缆施工规范

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一, 光纤的分类

光纤是光导纤维(OF:Optical Fiber)的简称。但光通信系统中常常将 Opti cal Fibe(光纤)又简化为 Fiber,例如:光纤放大器(Fiber Amplifier)或光纤干线(Fiber Backbone)等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义,但在光系统中却是指光纤而言的。因此,有些光产品的说明中,把fiber直译成“纤维”,显然是不可取的。光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料作成的包层所被覆,并将射入纤芯的光信号,经包层界面反射,使光信号在纤芯中传播前进的媒体。

光纤的种类很多,根据用途不同,所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤,其设计和制造的原则基本相同,诸如:①损耗小;②有一定带宽且色散小;③接线容易;④易于成统;⑤可靠性高;⑥制造比较简单;⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的,兹将各种分类举例如下。

(1)工作波长:紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤(0.85pm、

1.3pm、 1.55pm)。

(2)折射率分布:阶跃(SI)型、近阶跃型、渐变(GI)型、其(如三角型、W型、 凹陷型等)。

(3)传输模式:单模光纤(含偏振保持光纤、非偏振保持光纤)、多模光纤。

(4)原材料:石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料(如塑料包层、液体纤芯等)、

红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料(碳等)、金属材料(铜、镍等)和塑料等。(5)制造方法:预塑有汽相轴向沉积(VAD)、化学汽相沉积(CVD)等,拉丝法有管律法(Rod intube)和双坩锅法等。

二, 石英光纤

石英光纤是以二氧化硅(SiO2)为主要原料,并按不同的掺杂量,来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英(玻璃)系列光纤,具有低耗、宽带的特点,现在已广泛应用于有线电视和通信系统。掺氟光纤(Fluorine Doped Fiber)为石英光纤的典型产品之一。通常,作为 1.3Pm波域的通信用光纤中,控制纤芯的掺杂物为二氧化绪(GeO2),包层是用SiO 炸作成的。但接氟光纤的纤芯,大多使用

SiO2,而在包层中却是掺入氟素的。由于,瑞利散射损耗是因折射率

的变动而引起的光散射现象。所以,希望形成折射率变动因素的掺杂物,以少为佳。

氟素的作用主要是可以降低SiO2的折射率。因而,常用于包层的

掺杂。由于掺氟光纤中,纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小,而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。 石英光纤(Silica Fiber)与其它原料的光纤相比,还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱,除通信用途之外,还可用于导光和传导图像等领域。

作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长,尽管用在较短的传输距离, 也只能用于2pm。为此,能在更长的红外波长领域工作,所开发的光纤称为红外光纤。 红外光纤(Infrared Optical Fiber)主要用于光能传送。例如有:温度计量、 热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等,普及率尚低。

四, 复台光纤

复合光纤(Compound Fiber)在SiO2原料中,再适当混合诸如氧化钠(Na2O)、氧化硼(B2O2)、氧化钾(K2O2)等氧化物的多成分

玻璃作成的光纤,特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。

五, 氟化物光纤

氟化物光纤(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN(即将氟化铝(ZrF4)、氰化钡(BaF2)、氟化镧(LaF3)、氟化铝(A1F2)、氰化钠(NaF)等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2~ 10pm 波长的光传输业务。 由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性,正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发,例如:其理论上的最低损耗,在3pm波长时可达10-2~10-3dB/km,而 石英光纤在1.55pm时却在0.15~0.16dB/Km之间。

目前,ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗,只能用在2.4~2.7pm的温敏器和热图像传输,尚未广泛实用。最近,为了利用ZBLAN进行长距离传输,正在研制1.3pm的掺错光纤放大器(PD FA)。

塑包光纤(Plastic Clad Fiber)是将高纯度的石英玻璃作成纤芯,而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较,具有纤芯租、数值孔径(NA)高的特点。因此,易与发光二极管LED光源结合,损耗也较小。所以,非常适用于局域网(LAN)和近距离通信。

七, 塑料光纤

这是将纤芯和包层都用塑料(聚合物)作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。 原料主要是有机玻璃(PMMA)、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。损耗受到塑料固有的C-H结合结构制约,一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤(Plastic Optical fiber)的纤芯直径为1000pm, 比单模石英光纤大100倍,接续简单,而且易于弯曲施工容易。近年来,加上宽带化 的进度,作为渐变型(GI)折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近, 在汽车内部LAN中应用较快,未来在家庭LAN中也可能得到应用。 八, 单模光纤

这是指在工作波长中,只能传输一个传播模式的光纤,通常简称为单模光纤 (SMF:Single ModeFiber)。目前,在有线电视和光通信中,是应用最广泛的光纤。 由于,光纤的纤芯很细(约10pm)而且折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参 数<2.4时,理论上,只能形成单模传输。另外,SMF没有多模色散,不仅传输频带较多模

光纤更宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使传输频带更加拓宽。 SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤(DePr- essed Clad Fiber),其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外倒包层的折射 率还低。另外,有匹配型包层光纤,其包层折射率呈均匀分布。

九, 多模光纤

将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤(MMF: MUlti ModeFiber)。纤芯直径为50pm,由于传输模式可达几百个,与SMF相比传输 带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自 从出现SMF光纤后,似乎形成历史产品。但实际上,由于MMF较SMF的芯径大且与LED 等光源结合容易,在众多LAN中更有优势。所以,在短距离通信领域中MMF仍在重新 受到重视。 MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。GI型 的折射率以纤芯中心为最高,沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看,在纤芯中 前进的光束呈现以蛇行状传播。由于,光的各个路径所需时间大致相同。所以,传输容量较SI型大。 SI型MMF光纤的折射率分布,纤芯折射率的分布是相同的,但与包层的界面呈 阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各个光路径的时差,致使 射出光波失真,色激较大。其结果是传输带宽变窄,目前SI型MMF应用较少。 十, 色散使移光纤

单模光纤的工作波长在1.3Pm时,模场直径约9Pm,其传输损耗约0.3dB/km。 此时,零色散波长恰好在1.3pm处。

石英光纤中,从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小(约0.2dB/km)。由于 现在已经实用的掺铒光纤放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也 能实现零色散,就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。

于是,巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性, 就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也构成零色散。因此,被命名为色 散位移光纤(DSF:DispersionShifted Fiber)。加大结构色散的方法,主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。

在光通信的长距离传输中,光纤色散为零是重要的,但不是唯一的。其它性能 还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小(包括弯曲、拉伸和环境变 化影响)。DSF就是在设计中,综合考虑这些因素。

十一 色散平坦光纤

色散移位光纤(DSF)是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色散平坦光纤(DFF:Dispersion Flattened Fiber)却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散,都能作到很低,几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到 1.3pm~1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

不过这种光纤对于波分复用(WDM)的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较 复杂,费用较贵。今后随着产量的增加,价格也会降低。

十二 色散补偿光纤

对于采用单模光纤的干线系统,由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构 成的。可是,现在损耗最小的1.55pm,由于EDFA的实用化,如果能在1.3pm零色散 的光纤上也能令1.55pm波长工作,将是非常有益的。 因为,在1.3Pm零色散的光纤中,1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。 如果在此光纤线路中,插入一段与此色散符号相反的光纤,就可使整个光线路的 色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤(DCF:DisPersion Compe- nsation Fiber)。 DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比,纤芯直径更细,而且折射率差也较大。 DCF也是WDM光线路的重要组成部分。 十三 偏派保持光纤

在光纤中传播的光波,因为具有电磁波的性质,所以,除了基本的光波单一 模式之外,实质上还存在着电磁场(TE、TM)分布的两个正交模式。通常,由于光纤截面的结构是圆对称的,这两个偏振模式的传播常数相等,两束偏振光互不 干涉。但实际上,光纤不是完全地圆对称,例如有着弯曲部分,就会出现两个偏 振模式之间的结合因素,在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散, 称之偏振模式色散(PMD)。对于现在以分配图像为主的有线电视,影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务,如:①相干

通信中采用外差检波,要求光波偏振更稳定时;②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时;③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时;④制作利用光干涉的光纤敏感器等,凡要求偏振波保持恒定的情况下,对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤(PMF:Polarization Maintaining fiber),也有称此为固定偏振 光纤的。

十四 双折射光纤

双折射光纤是指在单模光纤中,可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为,折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法 中。它又称作PANDA光纤,即偏振保持与吸收减少光纤(Polarization-maintai- ning AND Absorption-

reducing fiber)。它是在纤芯的横向两则,设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中,这些部分收缩, 其结果在纤芯y方向产生拉伸,同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应,使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。

十五 抗恶烈环境光纤

通信用光纤通常的工作环境温度可在-40~+60℃之间,设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下,对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下,也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤(Hard Condition Resistant Fiber)。

一般为了对光纤表面进行机械保护,多涂覆一层塑料。可是随着温度升高,塑料保护功能有所下降,致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料,如聚四氟乙稀(Teflon)等树脂,即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆 镍(Ni)和铝(A1)等金属的。这种光纤则称为耐热光纤(Heat Resistant Fib- er)。 另外,当光纤受到辐射线的照射时,光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时,玻璃中会出现结构缺陷(也称作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃,就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤(Radiation Resista- nt Fiber),多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

十六 密封涂层光纤

为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定,而在玻璃表面涂装碳化硅 (SiC)、碳化钛(TiC)、碳(C)等无机材料,用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤(HCF:HermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化学气相沉积(CVD)法生产过程中,用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种碳涂覆光纤(CCF)能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然,它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程,其疲劳系数(Fatigue Parameter)可达200以上。所以,HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统,例如海底光缆就是一例。 十七 碳涂层光纤

在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤,称之碳涂层光纤(CCF:Carbon Coated Fiber)。其机理是利用碳素的致密膜层,使光纤表面与外界隔离,以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤(HCF)的一种。

十八 金属涂层光纤

金属涂层光纤(Metal Coated Fiber)是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的,目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一,也可作为电子电路的部件用。早期产品是在拉丝过程中,涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大,会增微小弯曲损耗,实用化率不高。近期,由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功,使性能大有改善。

十九 掺稀土光纤

在光纤的纤芯中,掺杂如何(Er)、钦(Nd)、谱(Pr)等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿(Sourthampton)大学的佩思(Payne)等首先发现掺杂稀土元素的光纤(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振荡和光放大的现象。于是,从此揭开了惨饵等光放大的面纱,现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤,利用1.47pm的激光进行激励,得到1.55pm光信号放大的。另外,掺错的氟化物光纤放大器(PDFA)正在开发中。

二十 喇曼光纤

喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时,在散射光中会出现频率f 之外的f±fR, f±2fR等频率的散射光,对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时,光的振 动数变小,对此散射光称斯托克斯(stokes)线。反之,从物质得到能量,而振动数变大的散射光,则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR,反映了能级,可显示物质中固有的数值。

利用这种非线性媒体做成的光纤,称作喇曼光纤(RF:Raman Fiber)。为了将光封闭在细小的纤芯中,进行长距离传播,就会出现光与物质的相互作用效应,能使信号波形不畸变,实现长距离传输。 当输入光增强时,就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器,可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外,感应喇曼散射,在光纤的长距离通信中,正在研讨作为光放大器的应用。

二十一 偏心光纤

标准光纤的纤芯是设置在包层中心的,纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同,也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状,作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤,称这些光纤叫异型光纤。偏心光纤(Excentric Core Fiber),它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表,部分光场会溢出 包层传播(称此为渐消彼,Evanescent Wave)。因此,当光纤表面附着物质时,因物质的光学

性质在光纤中传播的光波受 到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时,光波则往光纤外辐射。若附着物 质的折射率低于光纤折射率时,光波不能往外辐射,却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象,就可检测有无附着物质以及折射率的变化。偏心光纤(ECF)主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计(OTDR) 的测试法组合一起,还可作分布敏感器用。

二十二 发光光纤

采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时,产生的荧光一部分,可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤(Luminescent Fiber)可以用于检测辐射线和紫外线,以及进行波长变换,或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤(Scintillation Fiber)。发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上,正在开发着塑料光纤。

二十三 多芯光纤

通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤(Multi Core Fiber)却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度,可有两种功能。其一是纤芯间隔大,即不产生光耦合的结构。这种光纤,由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中,可以作成具有多个纤芯的带状光缆,而在非通信领域,作为光纤传像束,有将纤芯作成成千上万个的。其二是使纤芯之间的距离靠近,能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。

二十四 空心光纤

将光纤作成空心,形成圆筒状空间,用于光传输的光纤,称作空心光纤 (Hollow Fiber)。 空心光纤主要用于能量传送,可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种:一是将玻璃作成圆筒状,其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于,光的大部分可在无损耗的空气中传播,具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1,以减少反 射损耗。为了提高反射率,有在简内设置电介质,使工作波长段损耗减少的。 例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB/m的。

光缆施工规范

1.准备工作

(1).检查设计资料、原材料、施工工具和器材是否齐全。

(2).组建一支高素质的施工队伍。这一点至关重要,因为光纤施工比电缆施工要求要严格得多,任何施工中的疏忽都将可能造成光纤损耗增大,甚至断芯。

2.路由工程

(1).光缆敷设前首先要对光缆经过的路由做认真勘查,了解当地道路建设和规划,尽量避开坑塘、打麦场、加油站等这些潜在的隐患。路由确定后,对其长度做实际测量,精确到50m之内。还要加上布放时的自然弯曲和各种预留长度,各种预留还包括插入孔内弯曲、杆上预留、接头两端预留、水平面弧度增加等其他特殊预留。为了使光缆

在发生断裂时再接续,应在每百米处留有一定裕量,裕量长度一般为5%~10%,根据实际需要的长度订购,并在绕盘时注明。

(2).画路径施工图。在预先栽好的电杆上编号,画出路径施工图,并说明每根电杆或地下管道出口电杆的号码以及管道长度,并定出需要留出裕量的长度和位置。这样可有效地利用光缆的长度,合理配置,使熔接点尽量减少。

(3).两根光纤接头处最好安设在地势平坦、地质稳固的地点,避开水塘、河流、沟渠及道路,最好设在电杆或管道出口处,架空光缆接头应落在电杆旁0.5~1m左右,这一工作称为“配盘”。合理的配盘可以减少熔接点。另外在施工图上还应说明熔接点位置,当光缆发生断点时,便于迅速用仪器找到断点进行维修。

3.光缆敷设

(1).同一批次的光纤,其模场直径基本相同,光纤在某点断开后,两端间的模场可视为一致,因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤,按要求的光缆长度连续生产,在每盘上顺序编号,并分别标明A(红色)、B(绿色)端,不得跳号。架设光缆时需按编号沿确定的路由顺序布放,并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连,从而保证接续时两光纤端面模场直径基本相同,使熔接损耗值达到最小。

(2).架空光缆可用72.2mm的镀锌钢绞线作悬挂光缆的吊线。吊线与光缆要良好接地,要有防雷、防电措施,并有防震、防风的机械

性能。架空吊线与电力线的水平与垂直距离要2m以上,离地面最小高度为5m,离房顶最小距离为1.5m。架空光缆的挂式有3种:吊线托挂式、吊线缠绕式与自承式。自承式不用钢绞吊线,光缆下垂,承受风荷力较差,因此常用吊挂式。

(3).架空光缆布放。由于光缆的卷盘长度比电缆长得多,长度可能达几千米,故受到允许的额定拉力和弯曲半径的限制,在施工中特别注意不能猛拉和发生扭结现象。一般光缆可允许的拉力约为150~200kg,光缆转弯时弯曲半径应大于或等于光缆外径的10~15倍,施工布放时弯曲半径应大于或等于20倍。为了避免由于光缆放置于路段中间,离电杆约20m处,向两反方向架设,先架设前半卷,在把后半卷光缆从盘上放下来,按“8”字型方式放在地上,然后布放。

(4).在光缆布放时,严禁光缆打小圈及折、扭曲,并要配备一定数量的对讲机,“前走后跟,光缆上肩”的放缆方法,能够有效地防止背扣的发生,还要注意用力均匀,牵引力不超过光缆允许的80%,瞬间最大牵引力不超过100%。另外,架设时,在光缆的转弯处或地形较复杂处应有专人负责,严禁车辆碾压。架空布放光缆使用滑轮车,在架杆和吊线上预先挂好滑轮(一般每10~20m挂一个滑轮),在光缆引上滑轮、引下滑轮处减少垂度,减小所受张力。然后在滑轮间穿好牵引绳,牵引绳系住光缆的牵引头,用一定牵引力让光缆爬上架杆,吊挂在吊线上。光缆挂钩的间距为40cm,挂钩在吊线上的搭扣方向要一致,每根电杆处要有凸型滴水沟,每盘光缆在接头处应留有杆长加3m的余量,以便接续盒地面熔接操作,并且每隔几百米要有一定

的盘留。

4.光缆接续

常见的光缆有层绞式、骨架式和中心束管式光缆,纤芯的颜色按顺序分为本、橙、绿、棕、灰、白、黑、红、黄、紫、粉红、青绿,这称为纤芯颜色的全色谱,有些光缆厂家用“蓝”替换色谱中的某颜色。多芯光缆把不同颜色的光纤放在同一束管中成为一组,这样一根多芯光缆里就可能有好几个束管。正对光缆横截面,把红束管看作光缆的第一束管,顺时针依次为白一、白二、白三……最后一根是绿束管。光纤接续,应遵循的原则是:芯数相等时,相同束管内的对应色光纤对接,芯数不同时,按顺序先接芯数大的,再接芯数小的。

光纤测试方法

光纤在架设,熔接完工后就是测试工作,使用的仪器主要是OTDR测试仪,用加拿大EXFO公司的FTB-100B便携式中文彩色触摸屏OTDR测试仪(动态范围有32/31、37.5/35、40/38、45/43db),可以测试,光纤断点的位置;光纤链路的全程损耗;了解沿光纤长度的损耗分布;光纤接续点的接头损耗。为了测试准确,OTDR测试仪的脉冲大小和宽度要适当选择,按照厂方给出的折射率n值的指标设定。在判断故障点时,如果光缆长度预先不知道,可先放在自动OTDR,找出故障点的大体地点,然后放在高级OTDR。将脉冲大小和宽度选择小一点,但要与光缆长度相对应,盲区减小直至与坐标线重合,脉宽越小越精确,当然脉冲太小后曲线显示出现噪波,要恰到好处。再就是加接探纤盘,目的是为了防止近处有盲区不易发觉。

关于判断断点时,如果断点不在接续盒处,将就近处接续盒打开,接上OTDR测试仪,测试故障点距离测试点的准确距离,利用光缆上的米标就很容易找出故障点。利用米标查找故障时,对层绞式光缆还有一个绞合率问题,那就是光缆的长度和光纤的长度并不相等,光纤的长度大约是光缆长度的1.005倍,利用上述方法可成功排除多处断点和高损耗点。

G.652光纤技术参数

1、光纤类型

二氧化硅B1.1单模光纤。

2、工作波长

满足13l0nm和1550nm传输窗口的型能指标

3、截止波长

2m涂覆光纤上测试的λc值为1100cm~1280nm,22m成缆光纤上测试的λcc 值≤1270nm。

4、几何性质

模场直径:标称值(9.3 μm)±10%。

包层直径:标称值125μm±2μm。

涂层直径:标称值245±10μm。

场模不圆度:≤6%。

包层不圆度:

模场/包层同心度偏差:≤1.0μm。

包层/涂层同心度误差: ≤12.5μm。

5、涂覆层

光纤涂敷层与光纤表面紧密接触不退色、不迁染。涂覆层须易剥离,以便光纤接续。

6、筛选水平和疲劳系数

光纤须通过全长度张力测试,其筛选水平须相当于在应力至少0.42GPa(相当于应变约0.6%)下持续一秒时间。 光纤的疲劳系数≥20。

7、色散特性

(1)零色散波长范围为1300~1324nm

(2)最大零色散点斜率不大于0.093ps/(n㎡.km)。

(3)1288~1339nm范围内色散系数不大于3.5ps/n㎡.km

(4)1271—1360mm范围内色散系数不大于5.3ps/n㎡.km

(5)1550nm波长的色散系数不大于18ps/n㎡.km

(6)1480—1580nm范围内色散系数不大于20ps/n㎡.km

8、衰减特性

(1)在13l0nm波长上的最大衰减系数为:0.36dB/km。在1285~1330nm波长范围内,任一波长上光纤的衰减系数与13l0nm波长上的衰减系数相比,其差值不超过0.03dB/km。在1550nm波长上的最大衰减系数为:0.21dB/km。在1480~1580nm波长围为,任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰数相比,其差值不超过0.05dB/km。

(2)光纤衰减曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR检测任意一根光纤时,在13l0nm和1550nm处500m光纤的衰减值不大于(amean±0.10dB)/2, amean是光纤的平均衰减系数。

9、宏弯损耗

以半径37.5mm送绕100圈,在1550波长上测得的弯曲附加损耗≤0.5dB

10、衰减不均匀性

光纤衰减不均匀性:≤0.05dB

光缆接续中应注意的几个问题

1.光缆开剥时注意进刀深度。 光缆外护套开剥的关键是掌握好护套切割刀的进刀深度,否则很容易发生断纤。在实际操作中,应边旋转护套切割刀,同时注意观察切口处,若能看见白色的聚酯带,则应停止进刀,取下切割刀。这个步骤是个熟练的过程,须进行多次练习才能掌握进刀深度。

2.光缆的固定与纤芯束管的开剥。 光缆开剥后,将光缆固定在光缆接头盒内,开剥纤芯束管,做好光纤熔接前的各项准备工作。 此时应注意:

a)纤芯束管不能扭绞。在固定光缆之前,必须注意纤芯束管所处位置,加强件穿过固定螺丝时,加强件的下面必须是填充束管,不能是纤芯束管,纤芯束管必须处于加强件进入光纤收容盘的同侧,不能在加强件上扭绞。加强件如果压在纤芯束管上,纤芯束管受力变形会造成损耗过大,在纤芯束管中的光纤也会因长期受力发生断裂,给工程留下隐患。

b)加强件的长度要合适。纤芯束管的位置确定好后,就可以固定光缆了。光缆的固定必须使光纤在接头盒里的位置不会产生松动,避免因光缆位置的移动而导致光纤损耗增大或断纤问题。光缆的固定分为加强件的固定和光缆其余部分的固定。加强件的固定要注意其长度,太长,在接头盒内放不下;太短,其不到固定光缆的作用。一般在剪断加强件时,应使固定光缆的夹板与固定加强件螺丝之间的距离与所留长度相当。光缆其余部分的固定则是在加强件固定好以后,用螺丝拧紧夹板,将其紧紧地固定在接头盒的光缆进口处。

c)纤芯束管的开剥长度要合适。光缆固定好后,就可以开剥纤芯束管了。开剥长度过长,抵到光纤热缩管放置槽,在盘纤时就会损伤余纤;开剥长度过短,纤芯束管固定时,固定卡子就会卡在光纤上,容易损伤光纤。因此,一般将它开剥到过了两个固定卡口为宜,在这个长度纤芯束管不会造成光纤受力损伤,也能很好地固定。但固定时卡子不能卡得过紧,否则纤芯束管的光纤会因受力增加损耗,时间长了光纤就会断裂,给工程留下隐患。

3.光纤的熔接。 光纤的接续直接关系到工程的质量和寿命,其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑,没有毛刺或缺陷,熔接机能够很好地接受确认,并能做出满足工程要求的接头,如果光纤端面不合格,熔接机则拒绝工作,或接出的接头损耗很大,不符合工程要求。在制作光纤端面过程中,首先在剥出光纤涂覆层时,剥线钳要与光纤轴线垂直,确保剥线钳不刮伤光纤;在切割光纤时,要严格按照

规程来操作,使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧,确保光纤是被崩断的,而不是压断的;在取光纤的时候,要确保光纤不碰到任何物体,避免端面碰伤,这样做出来的端面才是平滑的、合格的。熔接机是光纤熔接的关键设备,也是一种精密程度很高且价格昂贵的设备。在使用过程中必须严格按照规程来操作,否则可能造成重大损失。特别需要注意的是熔接机的操作程序,热缩管的长度设置应和要求相符。

4.余纤的保护 光纤熔接好后,既要对光纤进行热缩管保护,还要对余纤进行盘留。

应重视:

a)光纤在盘纤过程中,盘纤弯曲半径不能太小,一般不能小于4mm。弯曲半径太小,容易造成折射损耗过大和色散增大。时间长了,也可能出现断纤现象。

b)在盘纤时,注意光纤的扭曲方向,一般是倒

5.接头盒的密封 在实际工程中光缆接头盒的密封很重要。因为接头盒进水后光纤表面很容易产生微裂痕,时间长了光纤就会断裂,而且接头盒又是以直埋方式在地下的居多,所以必须做好接头盒的密封。接头盒的密封,主要是光缆与接头盒、接头盒上下盖板之间这两

部分的密封。在进行光缆与接头盒的密封时,要先进行密封处的光缆护套的打磨工作,用纱布在外护套上垂直光缆轴向打磨,以使光缆和密封胶带结合得更紧密,密封得更好。接头盒上下盖板之间的密封,主要是注意密封胶带要均匀地防止在接头盒的密封槽内,将螺丝拧紧,不留缝隙。

几种鉴别光缆优劣程度的简单方法

一、外皮:室内光缆一般采用聚录乙烯或阻燃聚录乙烯,外表应光滑、光亮,具柔韧性,易剥离。质量不好的光缆外皮光洁度不好,易和里面的紧套、芳纶粘连。

室外光缆的PE护套应采用优质黑色聚乙烯,成缆后外皮平整、光亮、厚薄均匀、没小气泡。劣质光缆的外皮一般用回收材料生产,这样可以节约不少成本,这样的光缆表皮不光滑,因原料内有很多杂质,做出来的光缆外皮有很多极细小坑哇,时间长了就开裂、进水。

二、光纤:正规光缆生产企业一般采用大厂的A级纤芯,一些低价劣质光缆通常使用C级、D级光纤和来路不明的走私光纤,这些光纤因来源复杂,出厂时间较长,往往已经发潮变色,且多模光纤里还经常混着单模光纤,而一般小厂缺乏必须的检测设备,不能对光纤的质量作出判断。因肉眼无法辨别这样的光纤,施工中碰常到的问题是:带宽很窄、传

输距离短;粗细不均匀,不能和尾纤对接;光纤缺乏柔韧性,盘纤的时候一弯就断。

三、加强钢丝:正规生产厂家的室外光缆的钢丝是经过磷化处理的,表面呈灰色,这样的钢丝成缆后不增加氢损,不生锈,强度高。劣质光缆一般用细铁丝或铝丝代替,鉴别方法很容易--外表呈白色,捏在手上可以随意弯曲。用这样的钢丝生产的光缆氢损大,时间长了,挂光纤盒的两头就会生锈断裂。

四、钢铠:正规生产企业采用双面刷防锈涂料的纵包扎纹钢带,劣质光缆采用的是普通铁皮,通常只一面作过防锈处理。

五、松套管:光缆中装光纤的松套管应该采用PBT材料,这样的套管强度高,不变形,抗老化。劣质光缆一般采用PVC做套管,这样的套管外径很薄,用手一捏就扁,有点象我们喝饮料的吸管。

六、纤膏:室外光缆内的纤膏可以防止光纤氧化,因水气进入发潮等,劣质光纤中用的纤膏很少,严重影响光纤的寿命。

七、芳纶: 又名凯夫拉,是一种高强度的化学纤维,目前在军工业用的最多,军用头盔、防弹背心就是这种材料生

产。目前世界上只有杜邦和荷兰的阿克苏能生产,价格大约是三十多万一吨。室内光缆和电力架空光缆(ADSS)都是用芳纶纱作加强件,因芳纶成本较高,劣质室内光缆一般把外径做得很细,这样可以少用几股芳纶来节约成本。这样的光缆在穿管的时候很容易被拉断。ADSS光缆因为是根据跨距、每秒风速来确定光缆中芳纶的使用量,一般不敢偷工减料。

有关光线技术文件

一, 光纤的分类

光纤是光导纤维(OF:Optical Fiber)的简称。但光通信系统中常常将 Opti cal Fibe(光纤)又简化为 Fiber,例如:光纤放大器(Fiber Amplifier)或光纤干线(Fiber Backbone)等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义,但在光系统中却是指光纤而言的。因此,有些光产品的说明中,把fiber直译成“纤维”,显然是不可取的。光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料作成的包层所被覆,并将射入纤芯的光信号,经包层界面反射,使光信号在纤芯中传播前进的媒体。

光纤的种类很多,根据用途不同,所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤,其设计和制造的原则基本相同,诸如:①损耗小;②有一定带宽且色散小;③接线容易;④易于成统;⑤可靠性高;⑥制造比较简单;⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的,兹将各种分类举例如下。

(1)工作波长:紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤(0.85pm、

1.3pm、 1.55pm)。

(2)折射率分布:阶跃(SI)型、近阶跃型、渐变(GI)型、其(如三角型、W型、 凹陷型等)。

(3)传输模式:单模光纤(含偏振保持光纤、非偏振保持光纤)、多模光纤。

(4)原材料:石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料(如塑料包层、液体纤芯等)、

红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料(碳等)、金属材料(铜、镍等)和塑料等。(5)制造方法:预塑有汽相轴向沉积(VAD)、化学汽相沉积(CVD)等,拉丝法有管律法(Rod intube)和双坩锅法等。

二, 石英光纤

石英光纤是以二氧化硅(SiO2)为主要原料,并按不同的掺杂量,来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英(玻璃)系列光纤,具有低耗、宽带的特点,现在已广泛应用于有线电视和通信系统。掺氟光纤(Fluorine Doped Fiber)为石英光纤的典型产品之一。通常,作为 1.3Pm波域的通信用光纤中,控制纤芯的掺杂物为二氧化绪(GeO2),包层是用SiO 炸作成的。但接氟光纤的纤芯,大多使用

SiO2,而在包层中却是掺入氟素的。由于,瑞利散射损耗是因折射率

的变动而引起的光散射现象。所以,希望形成折射率变动因素的掺杂物,以少为佳。

氟素的作用主要是可以降低SiO2的折射率。因而,常用于包层的

掺杂。由于掺氟光纤中,纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小,而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。 石英光纤(Silica Fiber)与其它原料的光纤相比,还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱,除通信用途之外,还可用于导光和传导图像等领域。

作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长,尽管用在较短的传输距离, 也只能用于2pm。为此,能在更长的红外波长领域工作,所开发的光纤称为红外光纤。 红外光纤(Infrared Optical Fiber)主要用于光能传送。例如有:温度计量、 热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等,普及率尚低。

四, 复台光纤

复合光纤(Compound Fiber)在SiO2原料中,再适当混合诸如氧化钠(Na2O)、氧化硼(B2O2)、氧化钾(K2O2)等氧化物的多成分

玻璃作成的光纤,特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。

五, 氟化物光纤

氟化物光纤(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN(即将氟化铝(ZrF4)、氰化钡(BaF2)、氟化镧(LaF3)、氟化铝(A1F2)、氰化钠(NaF)等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2~ 10pm 波长的光传输业务。 由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性,正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发,例如:其理论上的最低损耗,在3pm波长时可达10-2~10-3dB/km,而 石英光纤在1.55pm时却在0.15~0.16dB/Km之间。

目前,ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗,只能用在2.4~2.7pm的温敏器和热图像传输,尚未广泛实用。最近,为了利用ZBLAN进行长距离传输,正在研制1.3pm的掺错光纤放大器(PD FA)。

塑包光纤(Plastic Clad Fiber)是将高纯度的石英玻璃作成纤芯,而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较,具有纤芯租、数值孔径(NA)高的特点。因此,易与发光二极管LED光源结合,损耗也较小。所以,非常适用于局域网(LAN)和近距离通信。

七, 塑料光纤

这是将纤芯和包层都用塑料(聚合物)作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。 原料主要是有机玻璃(PMMA)、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。损耗受到塑料固有的C-H结合结构制约,一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤(Plastic Optical fiber)的纤芯直径为1000pm, 比单模石英光纤大100倍,接续简单,而且易于弯曲施工容易。近年来,加上宽带化 的进度,作为渐变型(GI)折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近, 在汽车内部LAN中应用较快,未来在家庭LAN中也可能得到应用。 八, 单模光纤

这是指在工作波长中,只能传输一个传播模式的光纤,通常简称为单模光纤 (SMF:Single ModeFiber)。目前,在有线电视和光通信中,是应用最广泛的光纤。 由于,光纤的纤芯很细(约10pm)而且折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参 数<2.4时,理论上,只能形成单模传输。另外,SMF没有多模色散,不仅传输频带较多模

光纤更宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使传输频带更加拓宽。 SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤(DePr- essed Clad Fiber),其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外倒包层的折射 率还低。另外,有匹配型包层光纤,其包层折射率呈均匀分布。

九, 多模光纤

将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤(MMF: MUlti ModeFiber)。纤芯直径为50pm,由于传输模式可达几百个,与SMF相比传输 带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自 从出现SMF光纤后,似乎形成历史产品。但实际上,由于MMF较SMF的芯径大且与LED 等光源结合容易,在众多LAN中更有优势。所以,在短距离通信领域中MMF仍在重新 受到重视。 MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。GI型 的折射率以纤芯中心为最高,沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看,在纤芯中 前进的光束呈现以蛇行状传播。由于,光的各个路径所需时间大致相同。所以,传输容量较SI型大。 SI型MMF光纤的折射率分布,纤芯折射率的分布是相同的,但与包层的界面呈 阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各个光路径的时差,致使 射出光波失真,色激较大。其结果是传输带宽变窄,目前SI型MMF应用较少。 十, 色散使移光纤

单模光纤的工作波长在1.3Pm时,模场直径约9Pm,其传输损耗约0.3dB/km。 此时,零色散波长恰好在1.3pm处。

石英光纤中,从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小(约0.2dB/km)。由于 现在已经实用的掺铒光纤放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也 能实现零色散,就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。

于是,巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性, 就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也构成零色散。因此,被命名为色 散位移光纤(DSF:DispersionShifted Fiber)。加大结构色散的方法,主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。

在光通信的长距离传输中,光纤色散为零是重要的,但不是唯一的。其它性能 还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小(包括弯曲、拉伸和环境变 化影响)。DSF就是在设计中,综合考虑这些因素。

十一 色散平坦光纤

色散移位光纤(DSF)是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色散平坦光纤(DFF:Dispersion Flattened Fiber)却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散,都能作到很低,几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到 1.3pm~1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

不过这种光纤对于波分复用(WDM)的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较 复杂,费用较贵。今后随着产量的增加,价格也会降低。

十二 色散补偿光纤

对于采用单模光纤的干线系统,由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构 成的。可是,现在损耗最小的1.55pm,由于EDFA的实用化,如果能在1.3pm零色散 的光纤上也能令1.55pm波长工作,将是非常有益的。 因为,在1.3Pm零色散的光纤中,1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。 如果在此光纤线路中,插入一段与此色散符号相反的光纤,就可使整个光线路的 色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤(DCF:DisPersion Compe- nsation Fiber)。 DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比,纤芯直径更细,而且折射率差也较大。 DCF也是WDM光线路的重要组成部分。 十三 偏派保持光纤

在光纤中传播的光波,因为具有电磁波的性质,所以,除了基本的光波单一 模式之外,实质上还存在着电磁场(TE、TM)分布的两个正交模式。通常,由于光纤截面的结构是圆对称的,这两个偏振模式的传播常数相等,两束偏振光互不 干涉。但实际上,光纤不是完全地圆对称,例如有着弯曲部分,就会出现两个偏 振模式之间的结合因素,在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散, 称之偏振模式色散(PMD)。对于现在以分配图像为主的有线电视,影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务,如:①相干

通信中采用外差检波,要求光波偏振更稳定时;②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时;③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时;④制作利用光干涉的光纤敏感器等,凡要求偏振波保持恒定的情况下,对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤(PMF:Polarization Maintaining fiber),也有称此为固定偏振 光纤的。

十四 双折射光纤

双折射光纤是指在单模光纤中,可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为,折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法 中。它又称作PANDA光纤,即偏振保持与吸收减少光纤(Polarization-maintai- ning AND Absorption-

reducing fiber)。它是在纤芯的横向两则,设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中,这些部分收缩, 其结果在纤芯y方向产生拉伸,同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应,使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。

十五 抗恶烈环境光纤

通信用光纤通常的工作环境温度可在-40~+60℃之间,设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下,对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下,也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤(Hard Condition Resistant Fiber)。

一般为了对光纤表面进行机械保护,多涂覆一层塑料。可是随着温度升高,塑料保护功能有所下降,致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料,如聚四氟乙稀(Teflon)等树脂,即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆 镍(Ni)和铝(A1)等金属的。这种光纤则称为耐热光纤(Heat Resistant Fib- er)。 另外,当光纤受到辐射线的照射时,光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时,玻璃中会出现结构缺陷(也称作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃,就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤(Radiation Resista- nt Fiber),多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

十六 密封涂层光纤

为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定,而在玻璃表面涂装碳化硅 (SiC)、碳化钛(TiC)、碳(C)等无机材料,用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤(HCF:HermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化学气相沉积(CVD)法生产过程中,用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种碳涂覆光纤(CCF)能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然,它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程,其疲劳系数(Fatigue Parameter)可达200以上。所以,HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统,例如海底光缆就是一例。 十七 碳涂层光纤

在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤,称之碳涂层光纤(CCF:Carbon Coated Fiber)。其机理是利用碳素的致密膜层,使光纤表面与外界隔离,以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤(HCF)的一种。

十八 金属涂层光纤

金属涂层光纤(Metal Coated Fiber)是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的,目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一,也可作为电子电路的部件用。早期产品是在拉丝过程中,涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大,会增微小弯曲损耗,实用化率不高。近期,由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功,使性能大有改善。

十九 掺稀土光纤

在光纤的纤芯中,掺杂如何(Er)、钦(Nd)、谱(Pr)等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿(Sourthampton)大学的佩思(Payne)等首先发现掺杂稀土元素的光纤(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振荡和光放大的现象。于是,从此揭开了惨饵等光放大的面纱,现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤,利用1.47pm的激光进行激励,得到1.55pm光信号放大的。另外,掺错的氟化物光纤放大器(PDFA)正在开发中。

二十 喇曼光纤

喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时,在散射光中会出现频率f 之外的f±fR, f±2fR等频率的散射光,对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时,光的振 动数变小,对此散射光称斯托克斯(stokes)线。反之,从物质得到能量,而振动数变大的散射光,则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR,反映了能级,可显示物质中固有的数值。

利用这种非线性媒体做成的光纤,称作喇曼光纤(RF:Raman Fiber)。为了将光封闭在细小的纤芯中,进行长距离传播,就会出现光与物质的相互作用效应,能使信号波形不畸变,实现长距离传输。 当输入光增强时,就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器,可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外,感应喇曼散射,在光纤的长距离通信中,正在研讨作为光放大器的应用。

二十一 偏心光纤

标准光纤的纤芯是设置在包层中心的,纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同,也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状,作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤,称这些光纤叫异型光纤。偏心光纤(Excentric Core Fiber),它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表,部分光场会溢出 包层传播(称此为渐消彼,Evanescent Wave)。因此,当光纤表面附着物质时,因物质的光学

性质在光纤中传播的光波受 到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时,光波则往光纤外辐射。若附着物 质的折射率低于光纤折射率时,光波不能往外辐射,却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象,就可检测有无附着物质以及折射率的变化。偏心光纤(ECF)主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计(OTDR) 的测试法组合一起,还可作分布敏感器用。

二十二 发光光纤

采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时,产生的荧光一部分,可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤(Luminescent Fiber)可以用于检测辐射线和紫外线,以及进行波长变换,或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤(Scintillation Fiber)。发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上,正在开发着塑料光纤。

二十三 多芯光纤

通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤(Multi Core Fiber)却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度,可有两种功能。其一是纤芯间隔大,即不产生光耦合的结构。这种光纤,由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中,可以作成具有多个纤芯的带状光缆,而在非通信领域,作为光纤传像束,有将纤芯作成成千上万个的。其二是使纤芯之间的距离靠近,能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。

二十四 空心光纤

将光纤作成空心,形成圆筒状空间,用于光传输的光纤,称作空心光纤 (Hollow Fiber)。 空心光纤主要用于能量传送,可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种:一是将玻璃作成圆筒状,其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于,光的大部分可在无损耗的空气中传播,具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1,以减少反 射损耗。为了提高反射率,有在简内设置电介质,使工作波长段损耗减少的。 例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB/m的。

光缆施工规范

1.准备工作

(1).检查设计资料、原材料、施工工具和器材是否齐全。

(2).组建一支高素质的施工队伍。这一点至关重要,因为光纤施工比电缆施工要求要严格得多,任何施工中的疏忽都将可能造成光纤损耗增大,甚至断芯。

2.路由工程

(1).光缆敷设前首先要对光缆经过的路由做认真勘查,了解当地道路建设和规划,尽量避开坑塘、打麦场、加油站等这些潜在的隐患。路由确定后,对其长度做实际测量,精确到50m之内。还要加上布放时的自然弯曲和各种预留长度,各种预留还包括插入孔内弯曲、杆上预留、接头两端预留、水平面弧度增加等其他特殊预留。为了使光缆

在发生断裂时再接续,应在每百米处留有一定裕量,裕量长度一般为5%~10%,根据实际需要的长度订购,并在绕盘时注明。

(2).画路径施工图。在预先栽好的电杆上编号,画出路径施工图,并说明每根电杆或地下管道出口电杆的号码以及管道长度,并定出需要留出裕量的长度和位置。这样可有效地利用光缆的长度,合理配置,使熔接点尽量减少。

(3).两根光纤接头处最好安设在地势平坦、地质稳固的地点,避开水塘、河流、沟渠及道路,最好设在电杆或管道出口处,架空光缆接头应落在电杆旁0.5~1m左右,这一工作称为“配盘”。合理的配盘可以减少熔接点。另外在施工图上还应说明熔接点位置,当光缆发生断点时,便于迅速用仪器找到断点进行维修。

3.光缆敷设

(1).同一批次的光纤,其模场直径基本相同,光纤在某点断开后,两端间的模场可视为一致,因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤,按要求的光缆长度连续生产,在每盘上顺序编号,并分别标明A(红色)、B(绿色)端,不得跳号。架设光缆时需按编号沿确定的路由顺序布放,并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连,从而保证接续时两光纤端面模场直径基本相同,使熔接损耗值达到最小。

(2).架空光缆可用72.2mm的镀锌钢绞线作悬挂光缆的吊线。吊线与光缆要良好接地,要有防雷、防电措施,并有防震、防风的机械

性能。架空吊线与电力线的水平与垂直距离要2m以上,离地面最小高度为5m,离房顶最小距离为1.5m。架空光缆的挂式有3种:吊线托挂式、吊线缠绕式与自承式。自承式不用钢绞吊线,光缆下垂,承受风荷力较差,因此常用吊挂式。

(3).架空光缆布放。由于光缆的卷盘长度比电缆长得多,长度可能达几千米,故受到允许的额定拉力和弯曲半径的限制,在施工中特别注意不能猛拉和发生扭结现象。一般光缆可允许的拉力约为150~200kg,光缆转弯时弯曲半径应大于或等于光缆外径的10~15倍,施工布放时弯曲半径应大于或等于20倍。为了避免由于光缆放置于路段中间,离电杆约20m处,向两反方向架设,先架设前半卷,在把后半卷光缆从盘上放下来,按“8”字型方式放在地上,然后布放。

(4).在光缆布放时,严禁光缆打小圈及折、扭曲,并要配备一定数量的对讲机,“前走后跟,光缆上肩”的放缆方法,能够有效地防止背扣的发生,还要注意用力均匀,牵引力不超过光缆允许的80%,瞬间最大牵引力不超过100%。另外,架设时,在光缆的转弯处或地形较复杂处应有专人负责,严禁车辆碾压。架空布放光缆使用滑轮车,在架杆和吊线上预先挂好滑轮(一般每10~20m挂一个滑轮),在光缆引上滑轮、引下滑轮处减少垂度,减小所受张力。然后在滑轮间穿好牵引绳,牵引绳系住光缆的牵引头,用一定牵引力让光缆爬上架杆,吊挂在吊线上。光缆挂钩的间距为40cm,挂钩在吊线上的搭扣方向要一致,每根电杆处要有凸型滴水沟,每盘光缆在接头处应留有杆长加3m的余量,以便接续盒地面熔接操作,并且每隔几百米要有一定

的盘留。

4.光缆接续

常见的光缆有层绞式、骨架式和中心束管式光缆,纤芯的颜色按顺序分为本、橙、绿、棕、灰、白、黑、红、黄、紫、粉红、青绿,这称为纤芯颜色的全色谱,有些光缆厂家用“蓝”替换色谱中的某颜色。多芯光缆把不同颜色的光纤放在同一束管中成为一组,这样一根多芯光缆里就可能有好几个束管。正对光缆横截面,把红束管看作光缆的第一束管,顺时针依次为白一、白二、白三……最后一根是绿束管。光纤接续,应遵循的原则是:芯数相等时,相同束管内的对应色光纤对接,芯数不同时,按顺序先接芯数大的,再接芯数小的。

光纤测试方法

光纤在架设,熔接完工后就是测试工作,使用的仪器主要是OTDR测试仪,用加拿大EXFO公司的FTB-100B便携式中文彩色触摸屏OTDR测试仪(动态范围有32/31、37.5/35、40/38、45/43db),可以测试,光纤断点的位置;光纤链路的全程损耗;了解沿光纤长度的损耗分布;光纤接续点的接头损耗。为了测试准确,OTDR测试仪的脉冲大小和宽度要适当选择,按照厂方给出的折射率n值的指标设定。在判断故障点时,如果光缆长度预先不知道,可先放在自动OTDR,找出故障点的大体地点,然后放在高级OTDR。将脉冲大小和宽度选择小一点,但要与光缆长度相对应,盲区减小直至与坐标线重合,脉宽越小越精确,当然脉冲太小后曲线显示出现噪波,要恰到好处。再就是加接探纤盘,目的是为了防止近处有盲区不易发觉。

关于判断断点时,如果断点不在接续盒处,将就近处接续盒打开,接上OTDR测试仪,测试故障点距离测试点的准确距离,利用光缆上的米标就很容易找出故障点。利用米标查找故障时,对层绞式光缆还有一个绞合率问题,那就是光缆的长度和光纤的长度并不相等,光纤的长度大约是光缆长度的1.005倍,利用上述方法可成功排除多处断点和高损耗点。

G.652光纤技术参数

1、光纤类型

二氧化硅B1.1单模光纤。

2、工作波长

满足13l0nm和1550nm传输窗口的型能指标

3、截止波长

2m涂覆光纤上测试的λc值为1100cm~1280nm,22m成缆光纤上测试的λcc 值≤1270nm。

4、几何性质

模场直径:标称值(9.3 μm)±10%。

包层直径:标称值125μm±2μm。

涂层直径:标称值245±10μm。

场模不圆度:≤6%。

包层不圆度:

模场/包层同心度偏差:≤1.0μm。

包层/涂层同心度误差: ≤12.5μm。

5、涂覆层

光纤涂敷层与光纤表面紧密接触不退色、不迁染。涂覆层须易剥离,以便光纤接续。

6、筛选水平和疲劳系数

光纤须通过全长度张力测试,其筛选水平须相当于在应力至少0.42GPa(相当于应变约0.6%)下持续一秒时间。 光纤的疲劳系数≥20。

7、色散特性

(1)零色散波长范围为1300~1324nm

(2)最大零色散点斜率不大于0.093ps/(n㎡.km)。

(3)1288~1339nm范围内色散系数不大于3.5ps/n㎡.km

(4)1271—1360mm范围内色散系数不大于5.3ps/n㎡.km

(5)1550nm波长的色散系数不大于18ps/n㎡.km

(6)1480—1580nm范围内色散系数不大于20ps/n㎡.km

8、衰减特性

(1)在13l0nm波长上的最大衰减系数为:0.36dB/km。在1285~1330nm波长范围内,任一波长上光纤的衰减系数与13l0nm波长上的衰减系数相比,其差值不超过0.03dB/km。在1550nm波长上的最大衰减系数为:0.21dB/km。在1480~1580nm波长围为,任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰数相比,其差值不超过0.05dB/km。

(2)光纤衰减曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR检测任意一根光纤时,在13l0nm和1550nm处500m光纤的衰减值不大于(amean±0.10dB)/2, amean是光纤的平均衰减系数。

9、宏弯损耗

以半径37.5mm送绕100圈,在1550波长上测得的弯曲附加损耗≤0.5dB

10、衰减不均匀性

光纤衰减不均匀性:≤0.05dB

光缆接续中应注意的几个问题

1.光缆开剥时注意进刀深度。 光缆外护套开剥的关键是掌握好护套切割刀的进刀深度,否则很容易发生断纤。在实际操作中,应边旋转护套切割刀,同时注意观察切口处,若能看见白色的聚酯带,则应停止进刀,取下切割刀。这个步骤是个熟练的过程,须进行多次练习才能掌握进刀深度。

2.光缆的固定与纤芯束管的开剥。 光缆开剥后,将光缆固定在光缆接头盒内,开剥纤芯束管,做好光纤熔接前的各项准备工作。 此时应注意:

a)纤芯束管不能扭绞。在固定光缆之前,必须注意纤芯束管所处位置,加强件穿过固定螺丝时,加强件的下面必须是填充束管,不能是纤芯束管,纤芯束管必须处于加强件进入光纤收容盘的同侧,不能在加强件上扭绞。加强件如果压在纤芯束管上,纤芯束管受力变形会造成损耗过大,在纤芯束管中的光纤也会因长期受力发生断裂,给工程留下隐患。

b)加强件的长度要合适。纤芯束管的位置确定好后,就可以固定光缆了。光缆的固定必须使光纤在接头盒里的位置不会产生松动,避免因光缆位置的移动而导致光纤损耗增大或断纤问题。光缆的固定分为加强件的固定和光缆其余部分的固定。加强件的固定要注意其长度,太长,在接头盒内放不下;太短,其不到固定光缆的作用。一般在剪断加强件时,应使固定光缆的夹板与固定加强件螺丝之间的距离与所留长度相当。光缆其余部分的固定则是在加强件固定好以后,用螺丝拧紧夹板,将其紧紧地固定在接头盒的光缆进口处。

c)纤芯束管的开剥长度要合适。光缆固定好后,就可以开剥纤芯束管了。开剥长度过长,抵到光纤热缩管放置槽,在盘纤时就会损伤余纤;开剥长度过短,纤芯束管固定时,固定卡子就会卡在光纤上,容易损伤光纤。因此,一般将它开剥到过了两个固定卡口为宜,在这个长度纤芯束管不会造成光纤受力损伤,也能很好地固定。但固定时卡子不能卡得过紧,否则纤芯束管的光纤会因受力增加损耗,时间长了光纤就会断裂,给工程留下隐患。

3.光纤的熔接。 光纤的接续直接关系到工程的质量和寿命,其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑,没有毛刺或缺陷,熔接机能够很好地接受确认,并能做出满足工程要求的接头,如果光纤端面不合格,熔接机则拒绝工作,或接出的接头损耗很大,不符合工程要求。在制作光纤端面过程中,首先在剥出光纤涂覆层时,剥线钳要与光纤轴线垂直,确保剥线钳不刮伤光纤;在切割光纤时,要严格按照

规程来操作,使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧,确保光纤是被崩断的,而不是压断的;在取光纤的时候,要确保光纤不碰到任何物体,避免端面碰伤,这样做出来的端面才是平滑的、合格的。熔接机是光纤熔接的关键设备,也是一种精密程度很高且价格昂贵的设备。在使用过程中必须严格按照规程来操作,否则可能造成重大损失。特别需要注意的是熔接机的操作程序,热缩管的长度设置应和要求相符。

4.余纤的保护 光纤熔接好后,既要对光纤进行热缩管保护,还要对余纤进行盘留。

应重视:

a)光纤在盘纤过程中,盘纤弯曲半径不能太小,一般不能小于4mm。弯曲半径太小,容易造成折射损耗过大和色散增大。时间长了,也可能出现断纤现象。

b)在盘纤时,注意光纤的扭曲方向,一般是倒

5.接头盒的密封 在实际工程中光缆接头盒的密封很重要。因为接头盒进水后光纤表面很容易产生微裂痕,时间长了光纤就会断裂,而且接头盒又是以直埋方式在地下的居多,所以必须做好接头盒的密封。接头盒的密封,主要是光缆与接头盒、接头盒上下盖板之间这两

部分的密封。在进行光缆与接头盒的密封时,要先进行密封处的光缆护套的打磨工作,用纱布在外护套上垂直光缆轴向打磨,以使光缆和密封胶带结合得更紧密,密封得更好。接头盒上下盖板之间的密封,主要是注意密封胶带要均匀地防止在接头盒的密封槽内,将螺丝拧紧,不留缝隙。

几种鉴别光缆优劣程度的简单方法

一、外皮:室内光缆一般采用聚录乙烯或阻燃聚录乙烯,外表应光滑、光亮,具柔韧性,易剥离。质量不好的光缆外皮光洁度不好,易和里面的紧套、芳纶粘连。

室外光缆的PE护套应采用优质黑色聚乙烯,成缆后外皮平整、光亮、厚薄均匀、没小气泡。劣质光缆的外皮一般用回收材料生产,这样可以节约不少成本,这样的光缆表皮不光滑,因原料内有很多杂质,做出来的光缆外皮有很多极细小坑哇,时间长了就开裂、进水。

二、光纤:正规光缆生产企业一般采用大厂的A级纤芯,一些低价劣质光缆通常使用C级、D级光纤和来路不明的走私光纤,这些光纤因来源复杂,出厂时间较长,往往已经发潮变色,且多模光纤里还经常混着单模光纤,而一般小厂缺乏必须的检测设备,不能对光纤的质量作出判断。因肉眼无法辨别这样的光纤,施工中碰常到的问题是:带宽很窄、传

输距离短;粗细不均匀,不能和尾纤对接;光纤缺乏柔韧性,盘纤的时候一弯就断。

三、加强钢丝:正规生产厂家的室外光缆的钢丝是经过磷化处理的,表面呈灰色,这样的钢丝成缆后不增加氢损,不生锈,强度高。劣质光缆一般用细铁丝或铝丝代替,鉴别方法很容易--外表呈白色,捏在手上可以随意弯曲。用这样的钢丝生产的光缆氢损大,时间长了,挂光纤盒的两头就会生锈断裂。

四、钢铠:正规生产企业采用双面刷防锈涂料的纵包扎纹钢带,劣质光缆采用的是普通铁皮,通常只一面作过防锈处理。

五、松套管:光缆中装光纤的松套管应该采用PBT材料,这样的套管强度高,不变形,抗老化。劣质光缆一般采用PVC做套管,这样的套管外径很薄,用手一捏就扁,有点象我们喝饮料的吸管。

六、纤膏:室外光缆内的纤膏可以防止光纤氧化,因水气进入发潮等,劣质光纤中用的纤膏很少,严重影响光纤的寿命。

七、芳纶: 又名凯夫拉,是一种高强度的化学纤维,目前在军工业用的最多,军用头盔、防弹背心就是这种材料生

产。目前世界上只有杜邦和荷兰的阿克苏能生产,价格大约是三十多万一吨。室内光缆和电力架空光缆(ADSS)都是用芳纶纱作加强件,因芳纶成本较高,劣质室内光缆一般把外径做得很细,这样可以少用几股芳纶来节约成本。这样的光缆在穿管的时候很容易被拉断。ADSS光缆因为是根据跨距、每秒风速来确定光缆中芳纶的使用量,一般不敢偷工减料。


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